具有降场电极U形漂移区SOI-LDMOS的耐压特性.pdf

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1、第24卷第2期半导体学报VO1.24NO.22OO3年2月CHINESEJOURNALOFSEMICONDUCTORSFeb.2OO3=================================================================具有降场电极U形漂移区SOI-LDMOS的耐压特性罗卢杨方健罗萍李肇基(电子科技大学IC设计中心成都61OO54D摘要:提出了一种具有降场电极U形漂移区SOI-LDMOS借助2D泊松方程对其场分布进行解析分析和数值分析结果证明该结构在与RESURF结构相同的耐压下具有器件长度小漂移区浓度

2、高导通电阻小的特点.这表明降场电极是一种缓和漂移区掺杂浓度和耐压之间矛盾的有效方法.该结构是一种器件耐压与导通电阻优化的新途径.关键词:SOI;LDMOS;RESURFEEACC:256OB;256OR中图分类号:TN386.2文献标识码:A文章编号:O253-4177(2OO3DO2-O194-O4场分布提高漂移区浓度降低了导通电阻.1引言2二维电场分布解析由于SOI技术采用介质隔离其泄漏电流小寄生电容低集成度高抗辐射能力强近来有很大具有降场电极U形漂移区SOI-LDMOS如图1的发展[1~3].在SOI高压器件方面提高耐压和降低(aD所示常规

3、RESURFSOI-LDMOS如图1(bD所导通电阻是个重要的课题.Merchant等人[45]采用示.图1(aD中在源与漏之间有一个矩形槽槽内填漂移区杂质浓度沿横向距离线性变化来提高耐压充SiO2即图中的阻挡槽由于阻挡槽在表面把源但工艺上很难控制;Huang和Ba1iga等人[4]提出了漏隔开漂移区成U形即U形漂移区.降场电极指在埋层SiO下面加一个与漏极相连的n-块以及在在槽中与源相连的电极.为进一步缩短器件长度栅2埋层SiO上加一薄层低阻层这些结构不仅工艺难极采用槽结构即图中的栅极槽.2度大而且使隔离性能变差.刘启宇等人[6]提出的屏为讨论

4、具有降场电极结构漂移区中一至三区内的电场分布假设在关态时漂移区全部耗尽并如图蔽槽结构打破了纵向耐压的限制通过模拟仿真可以实现2OOOV以上的耐压但这种结构在硅层上做1(aD建立坐标系一区的垂直长度为W1水平宽2l槽内氧化层厚度为t漂移区的杂质浓度为漂移器件时需要与埋层SiO上的屏蔽槽进行对准工艺d.2难度很大.Huang等人[7]对RESURFSOI-LDMOS区一区的泊松方程为:22的研究以及富力文等人[4]对RESURF原理应用于3V-3V=-Gd(1D223}3IESiSOI-LDMOS晶体管的分析中得出这种结构可以设栅上电势为O并忽略栅氧

5、上的压降方程(1D分通过常规的工艺实现高耐压但其漂移区较长.解为两个一维方程[8]在研究改善器件的正向阻断特性和闭Kang等人23V锁性能时提出了一种横向槽结构的IGBT该结构2=-!1(2D3}的Si层为6pm.本文提出了U形漂移区SOI-23V2=-!2(3DLDMOS结构引入降场电极结构改善关态时的电3I罗卢杨男1978年出生硕士研究生现从事SOI高压功率集成电路的研究.2OO2-O3-22收到2OO2-O6-24定稿Oc2OO3中国电子学会2期罗卢杨等,具有降场电极U形漂移区SOI-LDMOS的耐压特性195GNd其中01+02=01表示

6、电荷对y方向的贡V(y)=V(WE1)-E(W1)(y-W1)Si献02表示电荷对I方向的贡献.假设01~02与IGNd2-(y-W1)(W1

7、(y/LC)8yLC(W2

8、trodeandU-typedriftregion;(b)CroSS-SectionofconventionalRESURFSOI-LD